一種電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)及其飛控方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)及其飛控方法。所述電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)包括DSP模塊、ARM模塊。DSP模塊讀取安裝在一個(gè)電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)上的至少一個(gè)IMU的姿態(tài)結(jié)算數(shù)據(jù)，根據(jù)姿態(tài)結(jié)算數(shù)據(jù)進(jìn)行姿態(tài)結(jié)算，結(jié)算出無(wú)人機(jī)的當(dāng)前飛行姿態(tài)；并讀取來(lái)自無(wú)人機(jī)的兩路GPS信號(hào)，進(jìn)行差分計(jì)算，解算無(wú)人機(jī)的當(dāng)前航向，進(jìn)行導(dǎo)航；且還根據(jù)無(wú)人機(jī)的當(dāng)前飛行姿態(tài)和航向，解算出當(dāng)前姿態(tài)和航向數(shù)據(jù)傳遞給ARM模塊。ARM模塊通過(guò)解析當(dāng)前姿態(tài)和航向數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)與一個(gè)RC接收的來(lái)自地面的控制命令數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，將偏差傳遞給無(wú)人機(jī)的電機(jī)進(jìn)行調(diào)整姿態(tài)和航向。本發(fā)明還公開(kāi)所述電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)的飛控方法。
【專利說(shuō)明】
一種電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)及其飛控方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種飛控系統(tǒng)及其飛控方法，尤其涉及一種電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)及其飛控方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)人機(jī)是無(wú)人駕駛飛機(jī)的簡(jiǎn)稱(Unmanned Aerial Vehicle)，是利用無(wú)線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置的不載人飛機(jī)，包括無(wú)人直升機(jī)、固定翼機(jī)、多旋翼飛行器、無(wú)人飛艇、無(wú)人傘翼機(jī)。廣義地看也包括臨近空間飛行器(20-100公里空域)，如平流層飛艇、高空氣球、太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)等。從某種角度來(lái)看，無(wú)人機(jī)可以在無(wú)人駕駛的條件下完成復(fù)雜空中飛行任務(wù)和各種負(fù)載任務(wù)，可以被看做是“空中機(jī)器人”。
[0003]飛控子系統(tǒng)是無(wú)人機(jī)完成起飛、空中飛行、執(zhí)行任務(wù)和返場(chǎng)回收等整個(gè)飛行過(guò)程的核心系統(tǒng)，飛控對(duì)于無(wú)人機(jī)相當(dāng)于駕駛員對(duì)于有人機(jī)的作用，我們認(rèn)為是無(wú)人機(jī)最核心的技術(shù)之一。飛控一般包括傳感器、機(jī)載計(jì)算機(jī)和伺服作動(dòng)設(shè)備三大部分，實(shí)現(xiàn)的功能主要有無(wú)人機(jī)姿態(tài)穩(wěn)定和控制、無(wú)人機(jī)任務(wù)設(shè)備管理和應(yīng)急控制三大類。無(wú)人機(jī)的姿態(tài)和航向(即航姿，也叫航線)的調(diào)整，是設(shè)計(jì)出與外界互交性強(qiáng)的飛控系統(tǒng)的關(guān)鍵之處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種與外界互交性強(qiáng)的電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)及其飛控方法。
[0005]本發(fā)明的解決方案是:一種電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)，一種電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)，其包括DSP模塊、ARM模塊;其中，
[0006]所述DSP模塊讀取安裝在一個(gè)電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)上的至少一個(gè)MU的姿態(tài)結(jié)算數(shù)據(jù)，根據(jù)所述姿態(tài)結(jié)算數(shù)據(jù)進(jìn)行姿態(tài)結(jié)算，結(jié)算出所述無(wú)人機(jī)的當(dāng)前飛行姿態(tài);并讀取來(lái)自所述無(wú)人機(jī)的兩路GPS信號(hào)，進(jìn)行差分計(jì)算，解算所述無(wú)人機(jī)的當(dāng)前航向，進(jìn)行導(dǎo)航;且還根據(jù)所述無(wú)人機(jī)的當(dāng)前飛行姿態(tài)和航向，解算出當(dāng)前姿態(tài)和航向數(shù)據(jù)傳遞給所述ARM模塊；
[0007]所述ARM模塊通過(guò)解析所述DSP模塊傳遞來(lái)的當(dāng)前姿態(tài)和航向數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)與一個(gè)RC接收的來(lái)自地面的控制命令數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如果存在偏差則將偏差傳遞給所述無(wú)人機(jī)的電機(jī)進(jìn)行調(diào)整姿態(tài)和航向。
[0008]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述DSP模塊通過(guò)內(nèi)置的ADC讀取整個(gè)所述無(wú)人機(jī)的溫度、系統(tǒng)電壓以確保所述無(wú)人機(jī)的正常工作。
[0009]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述DSP模塊將數(shù)據(jù)作為航行日志存儲(chǔ)在一個(gè)SD卡內(nèi)。
[0010]進(jìn)一步地，所述ARM模塊將數(shù)據(jù)作為航行日志通過(guò)SD1接口存儲(chǔ)在一個(gè)SD卡內(nèi)。
[0011]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述ARM模塊通過(guò)SPI讀取安裝在一個(gè)電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)上的至少一個(gè)MU的姿態(tài)結(jié)算數(shù)據(jù)。
[0012]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述DSP模塊通過(guò)串口讀取兩路GPS信號(hào)。
[0013]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述DSP模塊解算出數(shù)據(jù)通過(guò)SPI通信傳遞給所述ARM模塊。
[0014]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述DSP模塊采用TMS320F28375芯片，所述ARM模塊采用STM32f407芯片。
[0015]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，偏差通過(guò)PPM協(xié)議或者是CAN協(xié)議傳遞給所述無(wú)人機(jī)的電機(jī)進(jìn)行調(diào)整姿態(tài)和航向。
[0016]本發(fā)明還提供上述任意電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)的飛控方法，其包括以下步驟:
[0017]讀取安裝在一個(gè)電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)上的至少一個(gè)MU的姿態(tài)結(jié)算數(shù)據(jù)，根據(jù)所述姿態(tài)結(jié)算數(shù)據(jù)進(jìn)行姿態(tài)結(jié)算，結(jié)算出所述無(wú)人機(jī)的當(dāng)前飛行姿態(tài);并讀取來(lái)自所述無(wú)人機(jī)的兩路GPS信號(hào)，進(jìn)行差分計(jì)算，解算所述無(wú)人機(jī)的當(dāng)前航向，進(jìn)行導(dǎo)航;且還根據(jù)所述無(wú)人機(jī)的當(dāng)前飛行姿態(tài)和航向，解析出當(dāng)前姿態(tài)和航向數(shù)據(jù)；
[0018]通過(guò)解析出的當(dāng)前姿態(tài)和航向數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)與一個(gè)RC接收的來(lái)自地面的控制命令數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如果存在偏差則將偏差傳遞給所述無(wú)人機(jī)的電機(jī)進(jìn)行調(diào)整姿態(tài)和航向。
[0019]本發(fā)明按照DSP+ARM雙核設(shè)計(jì)，由于TI的DSP對(duì)于數(shù)據(jù)處理有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)故而使用TMS320F28375作為數(shù)據(jù)處理，而ARM對(duì)于外界交互作用更強(qiáng)，所以使用ARM作為外部交互。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明較佳實(shí)施方式提供的電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0022]請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明的電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)主要包括DSP模塊、ARM模塊。
[0023]所述DSP模塊讀取安裝在一個(gè)電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)上的至少一個(gè)MU的姿態(tài)結(jié)算數(shù)據(jù)，所述DSP模塊根據(jù)所述姿態(tài)結(jié)算數(shù)據(jù)進(jìn)行姿態(tài)結(jié)算，結(jié)算出所述無(wú)人機(jī)的當(dāng)前飛行姿態(tài)。所述DSP模塊可通過(guò)SPI讀取安裝在一個(gè)電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)上的至少一個(gè)頂U(kuò)的姿態(tài)結(jié)算數(shù)據(jù)，Inertial measurement unit，簡(jiǎn)稱IMU，是測(cè)量物體三軸姿態(tài)角(或角速率)以及加速度的裝置。所述DSP模塊可采用TMS320F28375芯片，頂U(kuò)可包括ADIS16448十軸陀螺儀。
[0024]所述DSP模塊讀取來(lái)自所述無(wú)人機(jī)的兩路GPS信號(hào)，進(jìn)行差分計(jì)算，解算所述無(wú)人機(jī)的當(dāng)前航向，進(jìn)行導(dǎo)航。所述DSP模塊可通過(guò)串口讀取兩路GPS信號(hào)。
[0025]所述DSP模塊還根據(jù)所述無(wú)人機(jī)的當(dāng)前飛行姿態(tài)和航向，解算出數(shù)據(jù)傳遞給所述ARM模塊，可通過(guò)SPI通信傳遞給所述ARM模塊。所述DSP模塊可通過(guò)內(nèi)置的ADC讀取整個(gè)所述無(wú)人機(jī)的溫度、系統(tǒng)電壓以確保所述無(wú)人機(jī)的正常工作。所述ARM模塊將數(shù)據(jù)作為航行日志存儲(chǔ)在一個(gè)SD卡內(nèi)，在本實(shí)施例中，所述ARM模塊將數(shù)據(jù)作為航行日志通過(guò)SD1接口存儲(chǔ)在一個(gè)SD卡內(nèi)。
[0026]所述ARM模塊通過(guò)解析所述DSP模塊傳遞來(lái)的當(dāng)前姿態(tài)和航向數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)與一個(gè)RC接收的來(lái)自地面的控制命令數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如果存在偏差則將偏差通過(guò)PPM協(xié)議或者是CAN協(xié)議傳遞給所述無(wú)人機(jī)的電機(jī)進(jìn)行調(diào)整姿態(tài)和航向。主要是對(duì)比姿態(tài)和航向是否存在偏差，如果存在偏差則進(jìn)行校正。
[0027]本發(fā)明具備以下特點(diǎn):
[0028]1.此設(shè)計(jì)是按照DSP+ARM雙核；
[0029]2.由于TI的DSP對(duì)于數(shù)據(jù)處理有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)故而使用TMS320F28375作為數(shù)據(jù)處理，而ARM對(duì)于外界交互作用更強(qiáng)，所以使用ARM作為外部交互，所述ARM模塊采用STM32f407芯片;
[0030]3.03?通過(guò)3?1讀取401316448十軸陀螺儀數(shù)據(jù)，(或者是使用12(:讀取1^1]9250和空壓計(jì)的數(shù)據(jù)共十軸)進(jìn)行姿態(tài)結(jié)算，結(jié)算處當(dāng)前飛機(jī)的飛行姿態(tài)，通過(guò)串口讀取兩路GPS信號(hào)，進(jìn)行差分計(jì)算，解算當(dāng)前航向，進(jìn)行導(dǎo)航；
[0031]4.然后DSP根據(jù)當(dāng)前姿態(tài)和航向，解算出數(shù)據(jù)通過(guò)SPI通信傳遞給ARM;此外DSP通過(guò)內(nèi)置的ADC讀取溫度.系統(tǒng)電壓等確保系統(tǒng)在正常工作；
[0032]5.ARM通過(guò)解析DSP傳遞來(lái)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)與RC接收(遙控器或者是固定航向)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如果存在偏差則將偏差通過(guò)PPM協(xié)議或者是CAN協(xié)議，傳遞給電機(jī)進(jìn)行調(diào)整姿態(tài)和航向，并且將數(shù)據(jù)作為航行日志通過(guò)SD1接口存儲(chǔ)在SD卡內(nèi)而電腦上位機(jī)可以通過(guò)串口或者是USB協(xié)議，規(guī)劃航向等。
[0033]本發(fā)明的電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)，其對(duì)應(yīng)的飛控方法主要包括以下步驟:
[0034]讀取安裝在一個(gè)電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)上的至少一個(gè)MU的姿態(tài)結(jié)算數(shù)據(jù)，根據(jù)所述姿態(tài)結(jié)算數(shù)據(jù)進(jìn)行姿態(tài)結(jié)算，結(jié)算出所述無(wú)人機(jī)的當(dāng)前飛行姿態(tài);并讀取來(lái)自所述無(wú)人機(jī)的兩路GPS信號(hào)，進(jìn)行差分計(jì)算，解算所述無(wú)人機(jī)的當(dāng)前航向，進(jìn)行導(dǎo)航;且還根據(jù)所述無(wú)人機(jī)的當(dāng)前飛行姿態(tài)和航向，解析出當(dāng)前姿態(tài)和航向數(shù)據(jù)；
[0035]通過(guò)解析出的當(dāng)前姿態(tài)和航向數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)與一個(gè)RC接收的來(lái)自地面的控制命令數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)PPM協(xié)議或者是CAN協(xié)議傳遞給所述無(wú)人機(jī)的電機(jī)進(jìn)行調(diào)整姿態(tài)和航向。
[0036]在第一步驟中，通過(guò)SPI讀取安裝在一個(gè)電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)上的至少一個(gè)頂U(kuò)的姿態(tài)結(jié)算數(shù)據(jù)，根據(jù)所述姿態(tài)結(jié)算數(shù)據(jù)進(jìn)行姿態(tài)結(jié)算，結(jié)算出所述無(wú)人機(jī)的當(dāng)前飛行姿態(tài)；并通過(guò)串口讀取來(lái)自所述無(wú)人機(jī)的兩路GPS信號(hào)，進(jìn)行差分計(jì)算，解算所述無(wú)人機(jī)的當(dāng)前航向，進(jìn)行導(dǎo)航;且還根據(jù)所述無(wú)人機(jī)的當(dāng)前飛行姿態(tài)和航向，解析出當(dāng)前姿態(tài)和航向數(shù)據(jù)。
[0037]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)，其特征在于:其包括DSP模塊、ARM模塊;其中， 所述DSP模塊讀取安裝在一個(gè)電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)上的至少一個(gè)MU的姿態(tài)結(jié)算數(shù)據(jù)，根據(jù)所述姿態(tài)結(jié)算數(shù)據(jù)進(jìn)行姿態(tài)結(jié)算，結(jié)算出所述無(wú)人機(jī)的當(dāng)前飛行姿態(tài);并讀取來(lái)自所述無(wú)人機(jī)的兩路GPS信號(hào)，進(jìn)行差分計(jì)算，解算所述無(wú)人機(jī)的當(dāng)前航向，進(jìn)行導(dǎo)航;且還根據(jù)所述無(wú)人機(jī)的當(dāng)前飛行姿態(tài)和航向，解算出當(dāng)前姿態(tài)和航向數(shù)據(jù)傳遞給所述ARM模塊； 所述ARM模塊通過(guò)解析所述DSP模塊傳遞來(lái)的當(dāng)前姿態(tài)和航向數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)與一個(gè)RC接收的來(lái)自地面的控制命令數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如果存在偏差則將偏差傳遞給所述無(wú)人機(jī)的電機(jī)進(jìn)行調(diào)整姿態(tài)和航向。2.如權(quán)利要求1所述的電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)，其特征在于:所述DSP模塊通過(guò)內(nèi)置的ADC讀取整個(gè)所述無(wú)人機(jī)的溫度、系統(tǒng)電壓以確保所述無(wú)人機(jī)的正常工作。3.如權(quán)利要求1所述的電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)，其特征在于:所述DSP模塊將數(shù)據(jù)作為航行日志存儲(chǔ)在一個(gè)SD卡內(nèi)。4.如權(quán)利要求3所述的電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)，其特征在于:所述ARM模塊將數(shù)據(jù)作為航行日志通過(guò)SD1接口存儲(chǔ)在一個(gè)SD卡內(nèi)。5.如權(quán)利要求1所述的電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)，其特征在于:所述ARM模塊通過(guò)SPI讀取安裝在一個(gè)電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)上的至少一個(gè)頂U(kuò)的姿態(tài)結(jié)算數(shù)據(jù)。6.如權(quán)利要求1所述的電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)，其特征在于:所述DSP模塊通過(guò)串口讀取兩路GPS信號(hào)。7.如權(quán)利要求1所述的電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)，其特征在于:所述DSP模塊解算出數(shù)據(jù)通過(guò)SPI通信傳遞給所述ARM模塊。8.如權(quán)利要求1所述的電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)，其特征在于:所述DSP模塊采用TMS320F28375芯片，所述ARM模塊采用STM32f407芯片。9.如權(quán)利要求1所述的電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)，其特征在于:偏差通過(guò)PPM協(xié)議或者是CAN協(xié)議傳遞給所述無(wú)人機(jī)的電機(jī)進(jìn)行調(diào)整姿態(tài)和航向。10.—種如權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述的電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)的飛控方法，其特征在于:其包括以下步驟: 讀取安裝在一個(gè)電力鐵塔巡檢無(wú)人機(jī)上的至少一個(gè)IMU的姿態(tài)結(jié)算數(shù)據(jù)，根據(jù)所述姿態(tài)結(jié)算數(shù)據(jù)進(jìn)行姿態(tài)結(jié)算，結(jié)算出所述無(wú)人機(jī)的當(dāng)前飛行姿態(tài);并讀取來(lái)自所述無(wú)人機(jī)的兩路GPS信號(hào)，進(jìn)行差分計(jì)算，解算所述無(wú)人機(jī)的當(dāng)前航向，進(jìn)行導(dǎo)航;且還根據(jù)所述無(wú)人機(jī)的當(dāng)前飛行姿態(tài)和航向，解析出當(dāng)前姿態(tài)和航向數(shù)據(jù)； 通過(guò)解析出的當(dāng)前姿態(tài)和航向數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)與一個(gè)RC接收的來(lái)自地面的控制命令數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如果存在偏差則將偏差傳遞給所述無(wú)人機(jī)的電機(jī)進(jìn)行調(diào)整姿態(tài)和航向。
【文檔編號(hào)】G05D1/08GK105912008SQ201610425253
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年6月13日
【發(fā)明人】杜強(qiáng), 王秋陽(yáng), 趙瑜, 楊學(xué)武, 盛新蒲, 姜超, 黃桃麗, 章子睿
【申請(qǐng)人】合肥賽為智能有限公司